Menandakan Protein Kecil Untuk Meneliti Akar Kemurungan
Kemampuan, yang memakan waktu hampir satu dekad untuk dicapai, memungkinkan untuk mempelajari peraturan serotonin pada tingkat yang baru, yang penting kerana peranan penting yang dimainkan oleh serotonin dalam mengatur suasana hati, selera makan dan tidur, menurut para penyelidik.
Protein pengawalseliaan yang berjaya ditandai oleh para saintis dikenali sebagai pengangkut serotonin. Ia meluas melalui membran yang membentuk permukaan luar saraf dan bertindak seperti pembersih vakum yang menyedut molekul serotonin ke dalam badan sel dan jauh dari reseptor sasaran serotonin pada sel lain, mengatur kepekatan serotonin di kawasan sekitar sel.
Pengangkut serotonin adalah subjek penyelidikan yang penting kerana mereka adalah sasaran ubat yang paling biasa digunakan untuk merawat kemurungan, termasuk Prozac, Paxil dan Lexapro, kata para penyelidik.
"Sekiranya anda berminat dengan kesihatan mental, maka pengangkut serotonin adalah subjek yang ideal," kata Sandra Rosenthal, Ph.D., Ketua Kimia Jack dan Pamela Egan, yang mengarahkan kajian dengan Randy Blakely, Ph.D. Allan D. Bass Profesor Farmakologi dan Psikiatri.
Para penyelidik menyatakan bahawa masalah dengan peraturan pengangkut serotonin juga terlibat dalam autisme. Dua tahun yang lalu, Blakely dan ahli genetik James Sutcliffe melaporkan penemuan banyak perubahan dalam protein transotter serotonin yang menyebabkan transporter menjadi "terlalu aktif" pada orang dengan autisme.
Baru-baru ini, Blakely dan Jeremy Veenstra-VanderWeele, M.D., melaporkan bahawa tikus yang mengekspresikan salah satu pengangkut yang berfungsi tinggi ini menunjukkan banyak perubahan tingkah laku yang menyerupai perubahan yang dilihat pada kanak-kanak dengan autisme.
Percubaan untuk memahami cara kerja pengangkut ini dibatasi oleh kesukaran mempelajari tingkah laku mereka, menurut para saintis.
"Di masa lalu, kami terbatas pada gambar yang menunjukkan lokasi molekul transporter pada waktu tertentu," kata mahasiswa lulusan kimia Jerry Chang, yang mengembangkan teknik penandaan. "Sekarang kita dapat mengikuti gerakan mereka di permukaan sel secara real time dan melihat bagaimana pergerakan mereka berkaitan dengan aktiviti pengambilan serotonin."
Tanda pendarfluor yang digunakan para penyelidik adalah manik skala nano yang disebut titik kuantum yang terbuat dari campuran kadmium dan selenium. Manik-manik itu hanya sedikit lebih besar daripada protein yang mereka tandakan: Anda perlu merangkai 10.000 bersamaan untuk melebarkan rambut manusia, jelas para penyelidik.
Titik kuantum memancarkan cahaya berwarna ketika diterangi dan perubahan kecil pada ukurannya menyebabkan mereka bersinar dengan warna yang berbeza. Salah seorang penyelidik, Ian D. Tomlinson, Ph.D., mengembangkan tali molekul khas yang melekat pada titik kuantum pada satu hujung dan melekat pada turunan ubat di ujung lain yang mengikat dengan pengangkut serotonin.
Apabila campuran yang mengandungi titik-titik kuantum ini diinkubasi dengan sel-sel saraf kultur, ubat itu melekat pada transporter. Ketika protein bergerak, ia menyeret titik kuantum di belakangnya seperti anak yang memegang balon di tali, jelasnya. Apabila kawasan itu diterangi, titik-titik kuantum muncul dalam mikroskop sebagai titik cahaya berwarna.
Dengan menggunakan prosedur baru mereka, para penyelidik melihat pemanjangan sel saraf yang terlibat dalam mengeluarkan serotonin. Dari penyelidikan sebelumnya, para penyelidik mengesyaki bahawa pengangkut akan terkonsentrasi di bahagian yang kaya dengan kolesterol dari sambungan ini, yang disebut rakit, walaupun tahap resolusi dengan pendekatan standard tidak mencukupi untuk memberikan petunjuk mengenai apa yang mereka lakukan di sana.
Kajian titik kuantum menunjukkan bahawa terdapat dua pengangkut yang berbeza: mereka yang dapat bergerak bebas di sekitar membran dan mereka yang bertindak seolah-olah mereka tidak dapat bergerak. Mereka mendapati bahawa pengangkut bergerak tidak berada di rakit.
Ketika mereka merangsang sel untuk meningkatkan aktiviti transporter, mereka terkejut dengan apa yang berlaku. "Kami mendapati bahawa pengangkut di rakit mulai bergerak lebih cepat, sedangkan pergerakan penduduk lain tidak berubah sama sekali," lapor Rosenthal.
Oleh kerana pengangkut yang digerakkan tidak meninggalkan rakit, mereka kelihatan berkeliaran di dalam ruang tertutup, seolah-olah dilepaskan dari rantai yang biasanya membuat mereka tenang. Pemerhatian ini menunjukkan bahawa kedua-dua populasi dikendalikan oleh jalan peraturan yang berbeza.
"Sekarang kita dapat melihat regulasi transporter benar-benar terjadi, kita harus dapat mengetahui identiti protein penahan dan isyarat protein ini bertindak balas yang membolehkan pengangkut beralih antara tahap aktiviti rendah dan tinggi," kata Blakely.
"Pada masa ini, ubat antidepresan mesti menutup sepenuhnya pengangkut serotonin otak untuk mencapai manfaat klinikal," tambahnya, sambil menyatakan bahawa ini boleh menghasilkan sejumlah kesan sampingan yang tidak menyenangkan, seperti mual, kenaikan berat badan, masalah seksual, keletihan dan mengantuk.
"Dengan memahami mekanisme asas yang secara semula jadi mengubah aktiviti pengangkut serotonin ke atas dan ke bawah, mungkin kita dapat mengembangkan ubat yang menghasilkan kesan sampingan yang lebih ringan dan mempunyai keberkesanan yang lebih besar lagi," katanya. "Pemandangan kami juga difokuskan untuk memindahkan apa yang telah kami pelajari dengan pengangkut serotonin normal ke pemahaman tentang pengangkut hiperaktif yang kami temui pada anak-anak dengan autisme."
Sumber: Universiti Vanderbilt
